JPH09305788A - 情報処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】使用者の動きに応じてリアルタイムに仮想空間
画像等を提示する装置において、使用者に及ぼす影響を
低減すると共に、使用者による装置の移動の自由度を向
上する。 【解決手段】画像表示器１０１は小型軽量で薄型の液晶
表示器である。計測センサ１０２は画像提示装置１００
の３次元位置・姿勢を計測する。ここでは、磁界発生装
置１０６より発生される磁界を利用して３次元位置及び
姿勢を検出する。使用者がグリップ１０３をもって当該
画像提示装置１００を移動すると、計測センサ１０２に
よってその位置、姿勢を示す信号が得られる。計算機１
１０は、計測センサ１０２より得られる信号に基づいて
表示すべき仮想空間画像を決定し、画像データを生成す
る。この画像データは、画像提示装置１００へ入力さ
れ、画像表示器１０１上に表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、使用者の動きに応
じて画像を表示する情報処理装置に関する。更に詳しく
は、使用者の動きに応じてリアルタイムに仮想空間を提
示する情報処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】人が実際の物体を視るときと同じよう
に、コンピュータ上に格納されている仮想空間情報を使
用者の動きに応じてリアルタイムに表示することが可能
な仮想空間提示装置が知られている。この種の装置にお
いては、一般に、以下のような方法で仮想空間の提示が
実現されている。

【０００３】（１）コンピュータモニタ上の画像を視る
使用者の頭部に、その３次元位置と方向を測定する装置
を設ける方法。使用者の３次元位置と方向がコンピュー
タに入力され、この情報をもとにコンピュータが使用者
から観察されるであろう画像を生成し、これをコンピュ
ータモニタ上に提示する。製品例としては、Stereo Gra
phics社製のCrystal EYES VR System（商標）などがあ
る。

【０００４】（２）使用者の頭部に搭載して使用するデ
ィスプレイ装置（一般にHead Mounted Display、或はHM
Dと呼ばれる）に、その３次元位置と方向を測定する装
置を設ける方法。頭部に装着されたディスプレイ装置の
３次元位置と方向がコンピュータに入力され、この情報
をもとにコンピュータが使用者から観察されるであろう
画像を生成し、コンピュータモニタ上に提示する。製品
例として、VPL Research Inc.社製のEye Phone（商標）
などがある。

【０００５】（３）幾つかのジョイントにより接続され
たブームの先端に、画像提示装置を設置する手法。使用
者は、この画像提示装置を手で支持し、移動させること
ができる。各ジョイントにはポテンシオメータが設置さ
れ、ジョイント角度が計測されるので、ブームの先端の
位置と方向が計算される。この情報をもとにコンピュー
タが使用者から観察されるであろう画像を生成し、コン
ピュータモニタ上に提示する。製品例として、Sterling
Software社製のＢＯＯＭ（商標）などがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術（１）
の方法は、コンピュータモニタと３次元位置・方向測定
装置のみで装置を構成でき、装置構成が簡便である。し
かしながら、使用者が首を振るなどして視点を動かした
場合でも画像提示装置（モニタ）の位置は移動しないた
め、使用者の最も注目している視線方向に画像が提示さ
れないというような問題が発生する。

【０００７】一方、上記の従来技術（２）では画像提示
装置自体が頭部に装着されるため上述の問題は発生しな
いが、ＨＭＤの装置構成が複雑になる。また、ＨＭＤを
頭部に装着することによる使用者の疲労などの問題が生
じる。更に、上記の方法では、仮想空間との対話を行な
うための対話装置を、画像提示装置とは別に準備する必
要がある。

【０００８】また、従来技術（３）では比較的簡便に装
置が構成でき、装置の装着が使用者に及ぼす影響も少な
い。また、使用者が画像提示装置を支持する部分に、ボ
タンなどの対話装置を装着することができる。しかし、
機械的なブームにより画像提示装置が支持されているた
め、使用者による画像提示装置の移動の自由度が制限さ
れてしまう。

【０００９】本発明は、上記の問題に鑑みてなされたも
のであり、使用者の動きに応じてリアルタイムに仮想空
間画像等を提示する装置において、使用者に及ぼす影響
を低減すると共に、使用者による装置の移動の自由度を
向上する情報処理装置を提供することを目的とする。

【００１０】また、本発明の目的は、使用者の動きに応
じてリアルタイムに仮想空間画像等を提示する装置にお
いて、装置構成の簡便化、小型軽量化を達成する情報処
理装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の情報処理装置は以下の構成を備えている。
即ち、計算機上で生成された３次元空間画像を提示する
情報処理装置であって、前記３次元空間画像を表示する
ための表示部を有する携帯可能な画像提示手段と、前記
画像提示手段の３次元空間における位置及び姿勢の少な
くともいずれかを非機械的に計測する計測手段と、前記
計測手段で計測された結果に基づいて、前記表示部に表
示すべき３次元空間画像を生成する生成手段と、前記生
成手段で生成された３次元空間画像を前記表示部に表示
する表示手段と、を備える。

【００１２】また、上記の目的を達成するための本発明
の他の構成の情報処理装置は以下の構成を備える。即
ち、計算機上で生成された３次元空間を提示する情報処
理装置であって、当該装置の３次元空間における位置及
び姿勢の少なくともいずれかを非機械的に計測する計測
手段と、前記計測手段で得られた計測信号を外部へ出力
する信号出力手段と、前記出力手段で出力された計測信
号に基づいて生成された３次元空間画像情報を外部より
入力する画像入力手段と、前記画像入力手段で入力され
た３次元空間画像情報を表示する表示手段とを備えるこ
とを特徴とする情報処理装置。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に添付の図面を参照して、本
発明の好適な一実施形態を説明する。

【００１４】［第１の実施形態］図１は、第１の実施形
態による３次元空間提示装置の概略の構成を示す図であ
る。

【００１５】図中、１０１は画像表示器であり、本実施
形態では小型軽量で薄型の液晶表示器を用いた。具体的
には、市販の液晶テレビを用いることができる。なお画
像表示器１０１としては液晶表示器に限らず、プラズマ
ディスプレイのような他の小型軽量の表示装置を用いて
もよい。また、ここにあげた画像表示器１０１は２次元
の画像を表示するものであるが、液晶シャッターなどを
利用した立体視が可能な立体表示装置を用いてもよい。

【００１６】１０２は３次元位置・姿勢センサであり、
本装置の３次元位置・姿勢を計測する（以後、計測セン
サ１０２とする）。本例では、磁界を利用して３次元位
置及び姿勢を検出するセンサを用いる。このようなセン
サとしては、具体的には、Polhemus社製 3 Space Fastr
ak（商標）を用いることができる。１０３は画像表示器
１０１を把持するためのグリップである。１０４は、計
算機１１０からの画像データの受信を行うケーブルであ
る。１０５は計測センサ１０２の計測データを計算機１
１０に送信するためのケーブルである。

【００１７】１０６は磁界発生装置であり、計測センサ
１０２が３次元位置・姿勢を計測するために必要な磁界
を発生する。１０７は、磁界発生装置１０６を制御する
べく計算機１１０との間で通信を行うためのケーブルで
ある。計測センサ１０２は、磁界発生装置１０６で発生
された磁界を元に、当該３次元位置・姿勢を計測するこ
とができる。なお、図１の１０１〜１０５で構成される
部分を画像提示装置１００と称する。

【００１８】計算機１１０は、計測センサ１０２より得
られる画像提示装置１００の位置、姿勢に基づいて表示
すべき仮想空間画像を決定し、画像データを生成し、該
画像データを画像表示器１０１へ送る。

【００１９】なお、上記ケーブル１０４、１０５、１０
７は、画像提示装置１００の移動にほとんど支障をもた
らさない程度に柔軟なケーブルである。

【００２０】図２は、第１の実施形態における３次元空
間提示装置の構成を示すブロック図である。図２におい
て、１００は図１で示した画像提示装置を表す。

【００２１】次に、計算機１１０の構成を図２に従って
説明する。２０１はＣＰＵである。２０２は記憶装置で
あり、３次元空間の幾何形状や表面の模様などの３次元
空間情報２０２ａを記憶する。一般に３次元空間情報は
情報量が多いので、ハードディスク等の外部記憶装置が
用いられる。２０３は画像生成装置であり、画像提示装
置１００の計測センサ１０２よりケーブル１０５を介し
て入力される３次元位置・姿勢情報を基に、３次元空間
情報２０２ａが２次元の表示画面上でどのように映るか
を計算し、表示画像を生成する。

【００２２】２０４はメモリであり、ＣＰＵ２０１が実
行する各種制御の処理手順を記憶したり、ＣＰＵ２０１
が各種制御を実行するに際しての作業領域を提供したり
する。メモリ２０４には、３次元空間情報の操作、磁界
発生装置制御器の制御方法、計測センサ１０２からの入
力データの操作、画像生成装置へのデータ渡し操作、な
どの処理手順が記憶してある。なお、メモリ２０４はＲ
ＯＭ、ＲＡＭで構成される。

【００２３】２０５はフレームバッファであり、画像生
成装置２０３により生成された画像データを一旦蓄えて
おく。画像提示装置１００の画像表示器１０１は、フレ
ームバッファ２０５に保持され、ケーブル１０４を介し
て伝送される画像データを表示する画像表示装置であ
る。２０７は３次元位置・姿勢入力装置であり、計測セ
ンサ１０２からの計測データ（生データ）をケーブル１
０５を介して入力し、ＣＰＵ２０１や画像生成装置２０
３で処理することのできるデータへと変換処理する。２
０９は磁界発生制御装置であり、ケーブル１０６を介し
て制御信号の送受信を行うことにより磁界発生装置１０
６を制御する。

【００２４】図３は、第１の実施形態における３次元空
間提示装置の制御手順を示すフローチャートである。図
３を用いて、第１の実施形態による３次元空間の体験の
処理方法を詳細に説明する。

【００２５】ステップＳ３００にて、３次元空間を提示
するために必要な初期設定を行う。ここでは、計算機１
１０内の３次元空間情報２０２ａ中のどの位置に画像表
示器１０１が存在するかという初期位置設定、画像表示
器１０１に表示する画角、画像表示器１０１の移動速度
のパラメータ、計測センサ１０２における３次元位置・
姿勢計測のキャリブレーション、その他描画に必要なパ
ラメータの設定などが行われる。これらの処理手順はメ
モリ２０４に格納されており、ＣＰＵ２０１が画像生成
装置２０３，３次元位置・姿勢入力装置２０７，磁界発
生装置制御器２０９を制御して上記初期設定が行われ
る。

【００２６】ステップＳ３０１は、３次元位置・姿勢入
力装置２０７からのデータの入力待ちである。３次元位
置・姿勢入力装置２０７は計測センサ１０２からの位置
・姿勢情報を解析して、計測センサ１０２の位置及び姿
勢が変化した場合にＣＰＵ２０１に対してデータを出力
する。なお、３次元姿勢入力装置２０７は、計測センサ
１０２よりの位置及び姿勢データが所定量を越えて変化
した場合にデータを出力するするようにしても良い。

【００２７】ステップＳ３０１で、入力が行われると、
ステップＳ３０２に進む。ステップＳ３０２では、ステ
ップＳ３０１において３次元位置・姿勢入力装置２０７
から渡されたデータを基に、３次元空間情報２０２ａで
表現されている３次元空間中での画像表示器１０１の３
次元位置・姿勢（向き）を計算して求める。

【００２８】次にステップＳ３０３にて、ステップＳ３
０２で計算された３次元位置・姿勢で３次元空間情報２
０２ａで表現される３次元空間を観察した場合に、どの
ように使用者に観測されるかを計算する。これは、ＣＰ
Ｕ２０１により計算された３次元位置・姿勢、３次元空
間情報２０２ａの３次元空間を画像生成装置２０３に渡
し、画像生成装置２０３にて、形状の射影変換、表面の
模様の張り付け（テクスチャマッピング）、反射計算な
どを行うことで達成される。これにより、観測者に見え
る２次元の画像データを計算することができる。

【００２９】次に、ステップＳ３０４にて、上記のよう
にして得られた画像データをフレームバッファ２０５に
蓄える。ステップＳ３０５では、ステップＳ３０４によ
りフレームバッファ２０５に格納された画像データを画
像表示器１０１に表示する。その後、ステップＳ３０１
へと戻る。

【００３０】以上のステップを繰り返すことにより、表
示装置の位置・姿勢に応じて液晶画面内に表示される３
次元空間の見え方が変化するため、操作者がグリップ１
０３を持ち、画像提示装置１００を持ち歩くことによ
り、３次元空間情報２０２ａが提供する３次元空間を画
像表示器１０１の画面を通して体感することが可能とな
る。

【００３１】以上説明したように第１の実施形態によれ
ば、画像提示装置は柔軟なケーブル１０４及び１０５を
介して計算機に接続されるなので、当該画像提示装置の
移動の自由度が向上する。また、画像提示装置そのもの
は、小型、軽量の液晶表示器等と、３次元位置・姿勢を
計測するための計測センサで構成されるので、装置構成
が簡便化、軽量化される。このため、当該装置の使用に
際しての使用者への負担が軽減される。

【００３２】［第２の実施形態］第２の実施形態では、
第１の実施形態で説明した画像提示装置に、いくつかの
対話機能を付加した３次元空間提示装置を説明する。

【００３３】図４は第２の実施形態における３次元空間
提示装置の該略構成を示す図である。図中の４０１〜４
０７（４０５を除く）は、それぞれ、１０１〜１０７
（１０５を除く）に対応し、同様のものであるので、こ
こでは説明を省略する。

【００３４】４０８は十字スイッチであり、図５に示さ
れるごとくグリップ４０３上に具備されており、家庭用
ゲーム機などで使用されている小型の十字スイッチと同
様のものである。４０７はボタン型スイッチで、これも
図６に示されるごとくグリップ４０３に具備されてい
る。４０５は、計測センサ１０２よりの計測データに加
えて、十字スイッチ４０８、ボタン型スイッチ４０９よ
りの入力データを計算機５００に送信するためのケーブ
ルである。

【００３５】図７は第２の実施形態における３次元空間
提示装置の制御構成を表すブロック図である。図７にお
いて、４００は図４で説明した画像提示装置ある。

【００３６】５０１はＣＰＵである。５０２は記憶装置
であり、３次元空間の幾何形状や表面の模様などの３次
元空間情報５０２ａを記憶する。５０３は画像生成装置
であり、画像示装置４００の計測センサ４０２から３次
元位置・姿勢入力装置５０７を介して入力される３次元
位置・姿勢入力情報を基に、３次元空間情報５０２ａか
ら２次元の表示画像を計算する。５０４はメモリであ
り、ＣＰＵ５０１の処理手順を記憶する。メモリ５０４
に記憶される処理手順としては、３次元空間情報の操
作、磁界発生装置制御器の制御方法、３次元位置・姿勢
入力装置からの入力データの操作、画像生成装置へのデ
ータ渡し操作、などが挙げられる。また、第１の実施形
態のメモリ２０４と同様にＣＰＵ５０１の作業領域等も
提供する。

【００３７】５０５はフレームバッファであり、画像生
成装置５０３により計算された画像データを一旦蓄えて
おく。フレームバッファ５０５の内容（画像データ）
は、画像表示器４０１に表示される。５０７は３次元位
置・姿勢入力装置であり、計測センサ４０２からの生入
力データを入力し、ＣＰＵ５０１や画像生成装置５０３
で用いることのできるデータへと変換処理する。５０９
は磁界発生装置制御器であり、磁界発生装置４０６を制
御する。５１１は十字スイッチ入力装置、５１３はボタ
ン型スイッチ入力装置であり、それぞれ十字スイッチ４
０８およびボタン型スイッチ４０９からの信号をＣＰＵ
５０１或は画像生成装置５０３で用いることのできるデ
ータへと変換処理する。

【００３８】以上のように第２の実施形態の装置構成
は、上記第１の実施形態で説明した装置構成に、十字ス
イッチ４０８、ボタン型スイッチ４０９を追加したもの
と同等である。従って、図７の５０１〜５０５、５０
７、５０９で示される各構成は、図２の２０１〜２０
５、２０７、２０９で示される構成と同様である。

【００３９】図８及び図９は第２の実施形態による画像
提示装置の処理手順を表すフローチャートである。以
下、図８、図９を用いて、第２の実施形態における３次
元空間の体験の処理方法を詳細に説明する。

【００４０】ステップＳ６００にて、３次元空間を提示
するために必要な初期設定を行う。これは、上記第１の
実施形態におけるステップＳ３００と同様に、３次元空
間情報５０２ａ中のどの位置に画像提示装置４００が存
在するかという初期位置の設定、画像表示器４０１に表
示する画角の設定、画像提示装置４００の移動速度のパ
ラメータの設定、その他描画に必要なパラメータ等の設
定が行われる。更に、第２の実施形態では、表示画面中
の注目点の初期位置の設定が行われる。表示画像中の注
目点はクロスマーカーで示され、最初は画面中央に設定
されるものとする。

【００４１】ステップＳ６０１は、３次元位置・姿勢入
力装置５０７からデータが入力されたか否かを判断す
る。３次元位置・姿勢入力装置５０７は計測センサ４０
２からの位置・姿勢情報を解析して、計測センサ４０２
の位置及び姿勢変化した場合にＣＰＵ５０１及び画像生
成装置５０３に対してデータを出力する。なお、ステッ
プＳ３０１と同様に、３次元位置・姿勢情報入力装置５
０７は、計測センサ４０２からの３次元位置・姿勢情報
に所定量以上の変化が生じた場合にデータを出力するよ
うに構成してもよい。

【００４２】ステップＳ６０１で、３次元位置・姿勢デ
ータが入力されたと判断されると、ステップＳ６０２に
進む。ステップＳ６０２では、ステップＳ６０１におい
て３次元位置・姿勢入力装置５０７から渡されたデータ
を基に、３次元空間情報５０２ａで表現されている３次
元空間中での画像表示器４０１の３次元位置・姿勢（向
き）を計算して求める。

【００４３】次にステップＳ６０３にて、ステップＳ６
０２で計算された３次元位置・姿勢で３次元空間情報５
０２ａで表現される３次元空間を観察した場合に、どの
ように使用者に観測されるかを計算する。これは、ＣＰ
Ｕ５０１により計算された画像表示器４０１の３次元位
置・姿勢、３次元空間情報５０２ａの３次元空間を画像
生成装置５０３に渡し、画像生成装置５０３にて、形状
の射影変換、表面の模様の張り付け（テクスチャマッピ
ング）、反射計算などを行うことで達成される。これに
より、観測者に見える２次元の画像データを計算するこ
とができる。

【００４４】次に、ステップＳ６０４にて、上記のよう
にして得られた画像データをフレームバッファ５０５に
蓄える。ステップＳ６０５では、ステップＳ６０４によ
りフレームバッファ５０５に格納された画像データを画
像表示器４０１に表示する。その後、ステップＳ６０１
へと戻る。

【００４５】一方、ステップＳ６０１で、３次元位置・
姿勢データが入力されていないと判断されるとステップ
Ｓ６０６へ進む。ステップＳ６０６では、十字スイッチ
４０８の入力が行われたか否かを判断する。

【００４６】ステップＳ６０６において、十字スイッチ
４０８の入力が行われたと判断されるとステップＳ６０
７へ進む。ステップＳ６０７では、十字スイッチ４０８
により更新される注目点の２次元座標値を用いて、画面
上の注目点の移動を行う。これは、ステップＳ６００に
より設定された注目点を、十字スイッチ４０８の操作に
よって画像上を移動させることにより行う。例えば、十
字スイッチの上方向のキーを押下することで、注目点の
ｙ座標がインクリメントされる。ステップＳ６０８で
は、フレームバッファ５０５に格納された画像データ上
の、上記更新された注目点の位置にクロスマーカを書き
込む。なお、それまで書き込まれていたクロスマーカは
消去される。そして、ステップＳ６０５においてフレー
ムバッファ５０５内の画像データを画像表示器４０１上
に表示することでクロスマーカが移動することになる。

【００４７】また、ステップＳ６０６において十字スイ
ッチ４０８が入力されていないと判断された場合は、ス
テップＳ６０９８へ進む。ステップＳ６０９では、ボタ
ンスイッチ４０９が押下されたか否かを判断し、ボタン
スイッチ４０９が押下されていればステップＳ６１０へ
進む。ステップＳ６１０では、その時点における注目点
の位置を操作点として決定する。そして、ステップＳ６
１１において、決定された操作点位置にマーカを書き込
む。

【００４８】なお、ステップＳ６１１におけるマーカの
書き込みは、操作点が指示された場合の処理の一例であ
る。例えば、シューティングゲームのようなアプリケー
ションを想定すると、操作点に対してシューティングが
実行されたとして処理を行うことが考えられる。その
他、操作点は、表示画像上の物体の指示等に用いること
ができる。

【００４９】更に、上記フローチャートでは、十字スイ
ッチ４０８が入力されている間はボタンスイッチ４０９
に対する処理が実行されないが、十字スイッチ４０８と
ボタンスイッチ４０９の処理を並列的に行うように構成
することも可能であることは明らかである。このように
構成すれば、例えば、ボタンスイッチ４０９によって画
像上の物体を指示し、ボタンスイッチ４０９を押した状
態で十字スイッチ４０８を用いて操作点上に映っている
物体を移動するというような処理が可能となる。この
他、種々の応用が考えられるが、本実施形態では、操作
点を指示するという記述にとどめる。

【００５０】以上のステップを繰り返すことにより、表
示装置の位置・姿勢に応じて液晶画面内に表示される３
次元空間の見え方が変化するため、操作者がグリップ４
０３を持ち画像提示装置４００を持ち歩くことにより、
３次元空間情報５０２ａで示される３次元空間を画像表
示器４０１の画面を通して体感することが可能となる。
また、十字スイッチ４０８およびボタンスイッチ４０９
を利用して、仮想空間の物体に対して操作を行う等の対
話操作も可能となる。

【００５１】［第３の実施形態］第３の実施形態では、
第２の実施形態の画像提示装置に、さらにいくつかの装
置を付加したものを説明する。

【００５２】図１０は第３の実施形態による３次元空間
提示装置の構成を表す図である。図中の７０１から７０
９は、それぞれ第２の実施形態における４０１から４０
９（図４に対応し、同様の機能を有するものである。７
１０は、操作者に音を知覚させるためのスピーカシステ
ムである。７１１は、操作者の発する声を入力するため
のマイクである。７１２は血圧脈拍計であり、グリップ
７０３に取り付けられている。血圧脈拍計７１２は、リ
ング状の形をしたもので、指を差し込むことにより血圧
および脈拍数を測定することが可能となっている。な
お、ケーブル７０５は、計測センサ７０２，十字スイッ
チ７０８，ボタン型スイッチ７０９，スピーカ７１０，
マイク７１１，血圧脈拍計７１２の入力データを計算機
８００に送信するためのケーブルである。

【００５３】図１１は第３の実施形態における３次元空
間提示装置の制御構成を表すブロック図である。図１１
には、画像提示装置７００を利用した、３次元空間の体
験装置の構成が示されている。

【００５４】図１１において７００は図１０で示した画
像提示装置である。また、計算機内において、出力変換
装置８１５、入力変換装置８１７、入力変換装置８１９
を除く他の構成は、図７で示した計算機５００内の構成
と同様である。出力変換装置８１５はＣＰＵ８０１で取
り扱う音響データをスピーカ７１０への電気信号に変換
する。入力変換装置８１７は、マイク７１１で入力され
た信号をＣＰＵ８０１で取り扱えるデータ形式へ変換す
る。入力変換装置８１９は、血圧脈拍計７１２で入力さ
れた信号をＣＰＵ８０１で取り扱えるデータ形式へ変換
する。

【００５５】以上のような構成を有する第３の実施形態
における３次元空間提示装置を用いた３次元空間の体験
の処理方法は、第２の実施形態と同じである。但し、使
用者と仮想空間との対話にスピーカ７１０，マイク７１
１を用いて音声や音を利用することができる。例えば、
使用者が仮想空間内を移動している際に障害物にぶつか
った時には、音でそれを知らせることができる。また、
注目点の移動を使用者の発する音声で行なうことができ
る。また、血圧脈拍計７１２を利用して使用者の脈拍を
測定し、脈拍が一定以上になった場合には使用者の体調
が良くないとして、仮想空間の体験を中止することがで
きる。

【００５６】以上説明したように、上記各実施形態によ
れば、使用者はその自由な動きに応じて、あたかも実際
の物体を視ているかのような間隔で仮想空間を観察でき
る。また、本実施形態の画像提示装置は、液晶などを利
用した小型軽量な画像表示器を用い、当該表示器の３次
元位置および姿勢を磁気などを用いて（機械的な部品を
用いずに）計測する３次元位置計測装置を備えるため、
画像提示装置の携帯性が向上する。さらに、第２、第３
の実施形態によれば、仮想空間内で対話操作を行なうた
めの対話装置も備える。

【００５７】即ち、上記各実施形態によれば、従来技術
の（１）で示した「使用者が首を振るなどして視点を動
かした場合でも画像提示装置の位置は移動しないため、
使用者の最も注目している視線方向に画像が提示されな
い」という問題点を、画像提示装置自身を使用者が移動
可能としたことで解決している。

【００５８】また、従来技術の（２）で示した「ＨＭＤ
の装置構成が複雑になること、ＨＭＤを頭部に装着する
ことによる使用者の疲労」という問題は、市販の携帯用
ＶＣＲと同等の装置を用い、携帯可能で小型軽量の画像
提示装置を実現することで解決される。

【００５９】また、第２及び第３の実施形態によれば、
画像提示装置を使用者が支持する部位（グリップ１０
３，４０３，７０３）に対話装置（十字スイッチやボタ
ン型スイッチ等）を具備することで、対話装置を画像提
示装置とは別に準備する必要がなくなる。

【００６０】また、従来技術の（３）で示された「使用
者が完全に自由な移動ができない」という問題に対して
は、画像提示装置と計算機との接続に、ブームなどの機
械部品を用いるのではなく、ケーブルや無線等を用いた
ことで解決している。即ち磁界を利用して３次元位置・
姿勢を計測するセンサを用いたことにより、ブームによ
る接続が不要となり、画像提示装置の自由度を大きく向
上することが可能となる。

【００６１】なお、以上の実施形態では、画像提示装置
に具備する装置の種類に関して述べた。その他の実施形
態としては、・図１のケーブル１０４、１０５や１０
６、図４のケーブル４０４、４０５や４０７、図１０の
ケーブル７０４、７０５や７０７として、ワイヤーを用
いず、信号の通信を無線を用いて行うことができる。即
ち、図２の２０５，２０７，２０９、図７の５０５，５
０７，５０９，５１１，５１３、図１１の８０５，８０
７，８０９，８１１，８１３，８１５，８１７，８１９
から提示装置への信号を無線で通信する形態とすること
ができる。この場合の通信は、一般的にはアナログの形
態となる。また、これらの装置自身（例えばフレームバ
ッファ２０５、３次元位置・姿勢入力装置２０７等）を
提示装置へ組み込み、これらの装置へ信号を無線で通信
する形態が可能である。この場合の通信は、一般的には
デジタルの形態となる。

【００６２】・図１、図４、図１０の実施形態に、画像
を取り込むカメラを組み込むことが可能である。この場
合、カメラからの映像を画像生成装置２０３，５０３，
８０３からの映像とオーバレイするなどの利用形態が可
能となる。

【００６３】なお、本発明は、複数の機器（例えばホス
トコンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，プリン
タなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの
機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置
など）に適用してもよい。

【００６４】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そ
のシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ
やＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを
読出し実行することによっても、達成されることは言う
までもない。

【００６５】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。

【００６６】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディス
ク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ
−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭな
どを用いることができる。

【００６７】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【００６８】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
使用者の動きに応じてリアルタイムに仮想空間画像等を
提示する装置において、当該装置の３次元空間における
位置、姿勢等を非機械的に計測することを可能としたの
で、使用者に及ぼす影響を低減すると共に、使用者によ
る装置の移動の自由度が向上する。

【００７０】また、本発明の他の構成によれば、使用者
の動きに応じてリアルタイムに仮想空間画像等を提示す
る装置において、表示画像データを生成するための構成
を画像提示手段と別体としたので、画像提示手段の構成
の簡便化、小型軽量化が達成される。

【００７１】また、本発明の他の構成によれば、画像を
提示する装置の３次元空間における位置及び姿勢の少な
くともいずれかの情報を無線で出力し、表示すべき画像
情報を無線で入力するので、使用者による当該装置の移
動の自由度がさらに増す。

【００７２】また、本発明の他の構成によれば、音響を
出力することが可能となり、仮想３次元空間の観察者
に、より臨場感をあたえることができる。

【００７３】また、本発明の他の構成によれば、使用者
の音声あるいはスイッチの操作信号等入力することが可
能となるので、使用者による操作指示、対話操作が可能
となる。

【００７４】また、本発明の他の構成によれば、画像を
撮影する撮像装置を更に備える。この撮像装置で得られ
た画像を、例えば、仮想３次元空間の画像に重ねて表示
することを可能とすることにより、より多彩な画像表示
が可能となる。

【００７５】また、本発明の他の構成によれば、使用者
の生体的身体的状態を計測する生体情報計測手段を更に
備え、計測された生体的身体的状態に基づいて、当該装
置の使用を制限することが可能となる。このため、例え
ば、使用者の疲労の度合を判定して、装置の使用を中止
させることが可能となる。

【００７６】

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態による３次元空間提示装置の概
略の構成を示す図である。

【図２】第１の実施形態における３次元空間提示装置の
構成を示すブロック図である。

【図３】第１の実施形態における３次元空間提示装置の
制御手順を示すフローチャートである。

【図４】第２の実施形態における３次元空間提示装置の
該略構成を示す図である。

【図５】図４のＡ部（十字スイッチ）の詳細を表す図で
ある。

【図６】図４のＢ部（ボタン型スイッチ）の詳細を表す
図である。

【図７】第２の実施形態における３次元空間提示装置の
制御構成を表すブロック図である。

【図８】第２の実施形態による画像提示装置の処理手順
を表すフローチャートである。

【図９】第２の実施形態による画像提示装置の処理手順
を表すフローチャートである。

【図１０】第３の実施形態による３次元空間提示装置の
構成を表す図である。

【図１１】第３の実施形態における３次元空間提示装置
の制御構成を表すブロック図である。

【符号の説明】

１０１，４０１，７０１ 画像表示器 １０２，４０２，７０２ 計測センサ １０３，４０３，７０３ グリップ １０６，４０６，７０６ 磁界発生装置

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計算機上で生成された３次元空間画像を
   提示する情報処理装置であって、 前記３次元空間画像を表示するための表示部を有する携
   帯可能な画像提示手段と、 前記画像提示手段の３次元空間における位置及び姿勢の
   少なくともいずれかを非機械的に計測する計測手段と、 前記計測手段で計測された結果に基づいて、前記表示部
   に表示すべき３次元空間画像を生成する生成手段と、 前記生成手段で生成された３次元空間画像を前記表示部
   に表示する表示手段と、 を備えることを特徴とする情報処理装置。
2. 【請求項２】 前記生成手段が前記画像提示手段と別体
   であることを特徴とする請求項１に記載の情報処理装
   置。
3. 【請求項３】 前記計測手段は前記画像提示手段に装着
   されたセンサであり、該センサは３次元空間中の磁気を
   検出して該画像提示手段の３次元空間における位置及び
   姿勢を計測することを特徴とする請求項１に記載の情報
   処理装置。
4. 【請求項４】 計算機上で生成された３次元空間を提示
   する情報処理装置であって、 当該装置の３次元空間における位置及び姿勢の少なくと
   もいずれかを非機械的に計測する計測手段と、 前記計測手段で得られた計測信号を外部へ出力する信号
   出力手段と、 前記出力手段で出力された計測信号に基づいて生成され
   た３次元空間画像情報を外部より入力する画像入力手段
   と、 前記画像入力手段で入力された３次元空間画像情報を表
   示する表示手段とを備えることを特徴とする情報処理装
   置。
5. 【請求項５】 前記表示手段は、小型の液晶表示器を備
   えることを特徴とする請求項４に記載の情報処理装置。
6. 【請求項６】 前記信号出力手段は無線により外部へ計
   測信号を出力し、前記画像入力手段は無線により外部か
   ら３次元空間画像情報を入力することを特徴とする請求
   項４に記載の情報処理装置。
7. 【請求項７】 外部より音響信号を入力し、音響として
   出力する音響出力手段を更に備えることを特徴とする請
   求項４に記載の情報処理装置。
8. 【請求項８】 使用者の操作指示を入力する操作入力手
   段を更に備えることを特徴とする請求項４に記載の情報
   処理装置。
9. 【請求項９】 前記操作入力手段は使用者の音声を入力
   する、 ことを特徴とする請求項８に記載の情報処理装置。
10. 【請求項１０】 前記操作入力手段は、スイッチの操作
    信号を入力することを特徴とする請求項８に記載の情報
    処理装置。
11. 【請求項１１】 画像を撮影する撮像装置を更に備える
    ことを特徴とする請求項４に記載の情報処理装置。
12. 【請求項１２】 前記表示手段は、前記撮像装置で得ら
    れた画像を、前記画像入力手段で入力された画像に重ね
    て表示することを特徴とする請求項１１に記載の情報処
    理装置。
13. 【請求項１３】 使用者の生体的身体的状態を計測する
    生体情報計測手段を更に備えることを特徴とする請求項
    ４に記載の情報処理装置。
14. 【請求項１４】 前記生体情報計測手段によって計測さ
    れた生体的身体的状態に基づいて、当該装置の使用を制
    限する制限手段を更に備えることを特徴とする請求項１
    ３に記載の情報処理装置。
15. 【請求項１５】 前記生体情報計測手段は、使用者の血
    圧及び脈拍数を計測することを特徴とする請求項１３又
    は１４に記載の情報処理装置。
16. 【請求項１６】 前記計測手段は、３次元空間中の磁気
    を検出して該画像提示手段の３次元空間における位置及
    び姿勢を計測することを特徴とする請求項４に記載の情
    報処理装置。